工业用钢(金属工艺)

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1、第六章工业用钢以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为钢.按照化学成分分为：碳钢和合金钢两大类。碳钢：指碳含量wc<2.11%的铁碳合金。合金钢：指为改善钢的组织、性能，在冶炼时特意加入合金元素的钢。钢材及其生产过程一、钢铁材料的生产过程铁矿石生铁钢锭型材铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉（钢板、型钢、钢管）高炉电弧炉一、碳钢中的长存杂质元素及其作用碳钢中除铁以外的主要元素是碳，其它长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷等，还有

2、熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮等气体元素。第一节碳钢1、有益元素锰——能溶于F，使F强化，也能溶于渗碳体，提高其硬度；能增加并细化P，从而提高钢的强度和硬度；可与S形成MnS，以消除硫的有害作用。硅——能溶于F使之强化，从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。2.有害元素:硫——形成低熔点的FeS，使钢产生热脆。热脆：FeS与Fe形成的熔点（985℃）共晶体分布在晶界上当钢加热到1000-1200℃进行锻压或轧制时，由于晶界上的共晶体已经熔化，使钢在晶界开裂。这种现象称热脆。磷——部分溶于F形成固溶体，部分在结晶时形成脆性很大的Fe3P，使钢在室温下的塑、韧性急剧下降。冷脆：低温时由磷导致钢严

3、重变形的现象称钢的冷脆通常钢材的质量等级以硫磷含量的控制来划分3.气体元素（钢中有害元素）:N：钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除时效倾向。O：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。H：原子态的过饱和氢时将降低韧性,引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点O、H、N三种气体元素在高温时融入钢液，而在固态钢中溶解度极小，冷却时来不及溢出而积聚在组织中形成高压细微气孔，使钢的塑性、韧性和疲劳强度急剧降低，严重时会造成裂纹、脆断，是必须严格控制的有害元素。二、碳钢的分类、牌号和用途（一）碳钢的分类1、按

4、碳的含量分类：（1）低碳钢wc=0.08%～0.25%，塑性好，多用作冲压、焊接和渗碳工件。（2）中碳钢wc=0.25%～0.6%，强渡和韧度均较高，热处理后有良好的综合力学性能，多用作要求良好强韧度的各种重要结构零件。（3）高碳钢wc=0.60%～1.4%，硬度较高，多用作工具、模具和量具等工件。2、按质量分类：（1）普通钢钢中S≤0.050%，P≤0.045%（2）优质钢钢中S≤0.035%，P≤0.035%（3）高级优质钢S≤0.030%，P≤0.030%3、按用途分类（1）碳素结构钢主要用于建筑、桥梁等工程结构和各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）

5、（2）碳素工具钢主要用于锅各类刀具、量具和模具，如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。（3）专用钢包括锅炉钢、船用钢、易切钢等。4、按钢液脱氧程度分类（1）沸腾钢（F）沸腾钢脱氧不完全，组织不致密，成分不均匀，性能较差。（2）镇静钢（Z）镇静钢脱氧完全，组织致密，成分较均匀，性能较好。优质钢和高级优质钢多为镇静钢，通常不再标注镇静钢代号。（3）半镇静钢（b）半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。二、碳钢的牌号性能及主要用途1、碳素结构钢：用途：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。化学成分：ωc=0.09%--0.33%ωMn=0.37%--0.65%ωsi=0.30%ωs≤0.0

6、35--0.05%ωp≤0.035%--0.045%牌号：Q+屈服点数值+质量等级符号+脱氧方法符号质量等级：用A、B、C、D、E表示硫磷含量不同例：Q235AF代表屈服点σS=235MPa，质量为A级的沸腾碳素结构钢组织：较多的F+较少的P性能：因为碳低，焊接性能好2、优质碳素结构钢：化学成分：Wc=0.08%--0.85%Wsi=0.17%--0.37%Wsp≤0.035%牌号：两位数字+符号表示数字表示含碳量万分之几，40表示钢中平均含碳量为0.40%。若钢中锰的含量较高时，在数字后面附化学元素符号Mn60Mn表示钢中平均含碳量为0.60%，Mn的含量为0.70%～1.00%的优质

7、碳素结构钢。符号如果是F则表示是沸腾钢。例：08F15F1)低碳钢化学成分：WC≤0.15%组织：退火状态下，组织为较多的F和较少P性能：σ和HBS低，而δ.ak好，焊接性好。用途：08F、10F、15F冷变形加工成型件机壳、容器。10~25钢各种标准件、轴套、容器等。2)中碳钢化学成分：WC=0.30%～0.6%组织：F+P，性能：σ、HBS比低碳钢略高，而δ、ak略低。具有良好的综合力学性能，切削加工性好，但焊接性一般。用途：用